O petróleo é um mineral, que é um líquido oleoso insolúvel na água, que pode ser quase incolor ou marrom escuro. As propriedades e métodos de refino de petróleo dependem da porcentagem de predominantemente hidrocarbonetos em sua composição, que varia em diferentes campos.
Assim, no depósito Sosninskoye (Sibéria), alcanos (grupo de parafina) ocupam uma quota de 52 por cento, cicloalcanos - cerca de 36%, hidrocarbonetos aromáticos - 12 por cento. E, por exemplo, no depósito de Romashkinskoye (Tatarstan), a participação de alcanos e carbonos aromáticos é maior - 55 e 18%, respectivamente, enquanto os cicloalcanos têm uma participação de 25%. Além de hidrocarbonetos, esta matéria-prima pode incluir enxofre, compostos nitrogenados, impurezas minerais, etc.
Petróleo foi primeiro "refinado" em 1745 na Rússia
Na sua forma bruta, este recurso natural não é usado. Para obter produtos tecnicamente valiosos (solventes, combustíveis para motores, componentes para produção de produtos químicos), o óleo é refinado usando métodos primários ou secundários. As tentativas de transformar essa matéria-prima foram feitas já em meados do século XVIII, quando, além das velas e tochas usadas pela população, “óleo garn” era usado nas lâmpadas de várias igrejas, que eram uma mistura de óleo vegetal e óleo refinado.
Opções de refino de petróleo
A refinação geralmente não está diretamente envolvida nos processos de refino de petróleo. Pelo contrário, esta é uma fase preliminar, que pode consistir em:
- Limpeza química quando o óleo é exposto a oleum e ácido sulfúrico concentrado. Isso remove hidrocarbonetos aromáticos e insaturados.
- Tratamento de adsorção. Aqui, as resinas e os ácidos podem ser removidos dos produtos de petróleo pelo tratamento com ar quente ou pela passagem de óleo através de um adsorvente.
- Tratamento catalítico - hidrogenação suave para remover compostos de nitrogênio e enxofre.
- Limpeza física e química. Neste caso, o excesso de constituintes é liberado seletivamente por meio de solventes. Por exemplo, o solvente polar fenol é usado para remover compostos de nitrogênio e enxofre, enquanto solventes não polares - butano e propano - emitem alcatrão, hidrocarbonetos aromáticos, etc.
Nenhuma mudança química ...
O refino de petróleo através de processos primários não implica transformações químicas da matéria-prima. Aqui, o mineral é simplesmente dividido em seus componentes constituintes. O primeiro dispositivo de destilação de petróleo foi inventado em 1823, no Império Russo. Os irmãos Dubinin supuseram colocar a caldeira no forno de aquecimento, de onde o tubo passou por um barril de água fria em um recipiente vazio. Na caldeira do forno, o óleo era aquecido, passava por um "refrigerador" e precipitava-se.
Métodos modernos de preparação de matérias-primas
Hoje, nos complexos de refino de petróleo, a tecnologia de refino de petróleo começa com uma purificação adicional, durante a qual o produto é desidratado em dispositivos ELOU (dessalinizadores elétricos), livre de impurezas mecânicas e carboidratos leves (C1 - C4). Em seguida, as matérias-primas podem ir para destilação atmosférica ou destilação a vácuo. No primeiro caso, o equipamento de fábrica pelo princípio de operação se assemelha ao que foi usado em 1823.
Apenas a refinaria de petróleo parece diferente. No empreendimento há fogões de tamanho semelhante a casas sem janelas, feitos dos melhores tijolos refratários.No seu interior encontram-se tubos de vários quilómetros, nos quais o óleo se desloca a alta velocidade (2 metros por segundo) e é aquecido a 300-325 C com uma chama proveniente de um bico grande (a temperaturas mais elevadas, os hidrocarbonetos simplesmente se decompõem). Colunas de destilação (até 40 metros de altura) estão substituindo o tubo para condensação e resfriamento de vapores hoje, onde os vapores são separados e condensados, e cidades inteiras de diferentes tanques são construídas para receber os produtos recebidos.
O que é o balanço material?
O refino de petróleo na Rússia oferece diferentes equilíbrios materiais na destilação atmosférica de matérias-primas de um determinado campo. Isso significa que na saída diferentes proporções podem ser obtidas para diferentes frações - gasolina, querosene, diesel, óleo combustível, gás associado.
Por exemplo, para o petróleo do oeste da Sibéria, o rendimento e as perdas de gás são de um por cento, respectivamente, frações de gasolina (liberadas a temperaturas de 62 a 180ºC) ocupam cerca de 19%, querosene - cerca de 9,5%, fração diesel , óleo combustível - quase 50% (alocado em temperaturas de 240 a 350 graus). Os materiais resultantes são quase sempre sujeitos a processamento adicional, uma vez que não atendem aos requisitos operacionais dos mesmos mecanismos da máquina.
Menos produção de resíduos
O processamento a vácuo de óleo é baseado no princípio de substâncias em ebulição a uma temperatura mais baixa com uma diminuição na pressão. Por exemplo, alguns hidrocarbonetos no óleo ferver apenas a 450 ° C (pressão atmosférica), mas eles podem ser forçados a ferver a 325 ° C se a pressão é reduzida. O processamento a vácuo das matérias-primas é realizado em evaporadores rotativos a vácuo, que aumentam a taxa de destilação e permitem a obtenção de cerosinas, parafinas, combustíveis, óleos de óleo combustível e o uso de resíduos pesados (alcatrão) para a produção de betume. A destilação a vácuo, comparada com o processamento atmosférico, produz menos resíduos.
Reciclagem permite obter gasolinas de alta qualidade
O processo secundário de refino de petróleo foi inventado para obter mais combustível de motor da mesma matéria-prima devido ao efeito sobre as moléculas de hidrocarbonetos de petróleo, que adquirem fórmulas mais adequadas à oxidação. A reciclagem inclui vários tipos de "cracking", incluindo opções de hidrocraqueamento, térmicas e catalíticas. Este processo também foi originalmente inventado na Rússia, em 1891, por um engenheiro V. Shukhov. É uma divisão de hidrocarbonetos em formas com menos átomos de carbono em uma molécula.
Processamento de petróleo e gás a 600 graus Celsius
O princípio de funcionamento das instalações de craqueamento é aproximadamente o mesmo que as configurações de pressão atmosférica de plantas a vácuo. Mas aqui o processamento de matérias-primas, que é mais freqüentemente representado pelo óleo combustível, é realizado a temperaturas próximas a 600ºC. Sob essa influência, os hidrocarbonetos que compõem a massa de óleo combustível se dividem em menores, dos quais o mesmo querosene ou gasolina consiste. O craqueamento térmico é baseado em tratamento a alta temperatura e dá à gasolina uma grande quantidade de impurezas, craqueamento catalítico também em tratamento térmico, mas com a adição de catalisadores (por exemplo, pó especial de argila), o que permite obter mais gasolina de boa qualidade.
Hidrocraqueamento: tipos principais
A produção e refinação de petróleo hoje pode incluir vários tipos de hidrocraqueamento, que é uma combinação de processos de hidrotratamento, a decomposição de grandes moléculas de hidrocarboneto em moléculas menores e a saturação de hidrocarbonetos insaturados com hidrogênio. Hidrocraqueamento é fácil (pressão 5 MPa, temperatura cerca de 400 C, um reator é usado, principalmente diesel combustível e material para craqueamento catalítico) e duro (pressão 10 MPa, temperatura é cerca de 400 C, vários reatores são obtidos, diesel, gasolina e querosene frações). O hidrocraqueamento catalítico permite a produção de vários óleos com altos coeficientes de viscosidade e baixo teor de hidrocarbonetos aromáticos e sulfurosos.
O refino de petróleo, além disso, pode usar os seguintes processos:
- Viscreaking.Neste caso, a temperaturas até 500 ° C e pressões que variam de metade a três MPa, asfaltenos secundários, gases de hidrocarbonetos e gasolina são obtidos a partir de matérias-primas por meio da divisão de parafinas e naftenos.
- A coqueificação de resíduos de óleo pesado é uma refinação profunda de petróleo quando as matérias-primas são processadas a temperaturas próximas a 500 ° C sob uma pressão de 0,65 MPa para produzir componentes de gasóleo e coque de petróleo. As etapas do processo terminam com um “bolo de coque”, que é precedido (em ordem inversa) por densificação, policondensação, aromatização, ciclização, desidrogenação e craqueamento. Além disso, o produto também está sujeito a secagem e calcinação.
- Reformando. Este método de processamento de produtos petrolíferos foi inventado na Rússia em 1911, engenheiro N. Zelinsky. Hoje, a reforma do plano catalítico é usada para obter hidrocarbonetos aromáticos e gasolinas de alta qualidade, bem como gás contendo hidrogênio a partir de frações de ligroína e gasolina para posterior processamento em hidrocraqueamento.
- Isomerização. O processamento de petróleo e gás, neste caso, envolve a obtenção de um isômero a partir de um composto químico devido a alterações no esqueleto de carbono de uma substância. Assim, a partir de componentes de óleo de alta octanagem, componentes de alta octanagem são isolados para produzir gasolinas comercializáveis.
- Alquilação Este processo baseia-se na incorporação de substituintes alquilo numa molécula orgânica. Assim, componentes para gasolinas de alta octanagem são obtidos a partir de gases de hidrocarbonetos insaturados.
Esforçando-se pelos padrões europeus
A tecnologia de processamento de petróleo e gás na refinaria está sendo constantemente aprimorada. Assim, nas empresas domésticas, um aumento na eficiência do processamento de matérias-primas foi observado por meio de parâmetros: profundidade do processamento, aumento na seleção de produtos leves de petróleo, redução das perdas irrecuperáveis e outros.Planos das plantas para os anos 10-20 do século XXI incluem um aumento na profundidade do processamento (até 88%) , melhorando a qualidade dos produtos para as normas europeias, reduzindo o impacto tecnológico no meio ambiente.
